第五章 巖礦心采取課件

1、巖土鉆鑿工藝學(xué)巖土鉆鑿工藝學(xué)第五章巖礦心采取第五章巖礦心采取第一節(jié)概述第一節(jié)概述巖土鉆鑿工藝學(xué)巖土鉆鑿工藝學(xué)巖土鉆鑿工藝學(xué)巖土鉆鑿工藝學(xué)地球地球5000米米深處深處的巖心的巖心 巖土鉆鑿工藝學(xué)巖土鉆鑿工藝學(xué)巖土鉆鑿工藝學(xué)巖土鉆鑿工藝學(xué)地質(zhì)鉆探工程的六項質(zhì)量指標(biāo)是：巖礦心的采取與整理、鉆孔地質(zhì)鉆探工程的六項質(zhì)量指標(biāo)是：巖礦心的采取與整理、鉆孔彎曲、校正孔深、簡易水文觀測、原始報表和封孔。彎曲、校正孔深、簡易水文觀測、原始報表和封孔。 一、巖礦心采取的基本要求一、巖礦心采取的基本要求 1、巖礦心采取率、巖礦心采取率 巖礦心采取率即實際自孔內(nèi)取上的巖礦心長度與實際鉆進(jìn)進(jìn)尺之巖礦心采取率即實際自孔內(nèi)取

2、上的巖礦心長度與實際鉆進(jìn)進(jìn)尺之比值。對于巖礦心一般要求：巖心不低于比值。對于巖礦心一般要求：巖心不低于65%，礦心不低于，礦心不低于75%，如果不足，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)取。如果不足，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)取。2、完整性、完整性 要求取上的巖礦心保持原生結(jié)構(gòu)和原有品位，以便劃分礦石類型，要求取上的巖礦心保持原生結(jié)構(gòu)和原有品位，以便劃分礦石類型，觀察礦物原生結(jié)構(gòu)和共生關(guān)系；盡量避免人為破碎、顛倒和擾動。觀察礦物原生結(jié)構(gòu)和共生關(guān)系；盡量避免人為破碎、顛倒和擾動。 巖土鉆鑿工藝學(xué)巖土鉆鑿工藝學(xué)3、純潔性、純潔性 要求取上的巖礦心不受外物的浸蝕、污染和滲進(jìn)，以免影響礦石要求取上的巖礦心不受外物的浸蝕、污染和滲進(jìn)，以免影響礦石的

3、品位、品級和物理性質(zhì)。如煤心混入粘土將使樣品的灰分增加，的品位、品級和物理性質(zhì)。如煤心混入粘土將使樣品的灰分增加，滑石混入泥漿將使二氧化硅含量提高等?；烊肽酀{將使二氧化硅含量提高等。 4、避免選擇性磨損、避免選擇性磨損 礦心的選擇性磨損，會使其內(nèi)在物質(zhì)成分發(fā)生變化，造成礦物人礦心的選擇性磨損，會使其內(nèi)在物質(zhì)成分發(fā)生變化，造成礦物人為貧化和富集，歪曲原品位和品級。為貧化和富集，歪曲原品位和品級。5、取心部位準(zhǔn)確、取心部位準(zhǔn)確 要求取上巖礦心的位置準(zhǔn)確，為了得到巖礦層準(zhǔn)確的埋藏深度、要求取上巖礦心的位置準(zhǔn)確，為了得到巖礦層準(zhǔn)確的埋藏深度、厚度和產(chǎn)狀、以準(zhǔn)確地計算礦產(chǎn)儲量和確定其地質(zhì)構(gòu)造。厚度和

4、產(chǎn)狀、以準(zhǔn)確地計算礦產(chǎn)儲量和確定其地質(zhì)構(gòu)造。 巖土鉆鑿工藝學(xué)巖土鉆鑿工藝學(xué)二、影響巖礦心采取率與品質(zhì)的因素二、影響巖礦心采取率與品質(zhì)的因素1、自然因素、自然因素 影響取心數(shù)量和質(zhì)量的自然因素主要是所鉆巖石的物理力學(xué)性質(zhì)影響取心數(shù)量和質(zhì)量的自然因素主要是所鉆巖石的物理力學(xué)性質(zhì)和巖礦層的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造。鉆進(jìn)堅硬、致密、均質(zhì)完整的巖礦層時采和巖礦層的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造。鉆進(jìn)堅硬、致密、均質(zhì)完整的巖礦層時采取率高，巖礦心不怕沖刷、不怕振動，易于得到完整的能保持原生取率高，巖礦心不怕沖刷、不怕振動，易于得到完整的能保持原生結(jié)構(gòu)的巖礦心；鉆進(jìn)松散、破碎、節(jié)理發(fā)育、膠結(jié)性差和軟硬夾層結(jié)構(gòu)的巖礦心；鉆進(jìn)松散、破碎、節(jié)理發(fā)

5、育、膠結(jié)性差和軟硬夾層的巖礦層時，取出的巖礦心多成塊狀、粒狀、片狀，不僅原生結(jié)構(gòu)的巖礦層時，取出的巖礦心多成塊狀、粒狀、片狀，不僅原生結(jié)構(gòu)遭到破壞，而且采取率低，甚至取不出巖礦心。遭到破壞，而且采取率低，甚至取不出巖礦心。2、人為因素、人為因素2.1 鉆進(jìn)方法選擇不合理鉆進(jìn)方法選擇不合理 鋼粒鉆進(jìn)時振動大、孔壁間隙大、鉆出的巖礦心細(xì)，對巖礦心的鋼粒鉆進(jìn)時振動大、孔壁間隙大、鉆出的巖礦心細(xì)，對巖礦心的磨損作用最大；硬質(zhì)合金鉆進(jìn)時磨損輕微；金剛石鉆進(jìn)時最小。磨損作用最大；硬質(zhì)合金鉆進(jìn)時磨損輕微；金剛石鉆進(jìn)時最小。 巖土鉆鑿工藝學(xué)巖土鉆鑿工藝學(xué)2.2 鉆具結(jié)構(gòu)選用不合理鉆具結(jié)構(gòu)選用不合理 鉆進(jìn)中使用

6、彎曲或偏心的巖心管、鉆桿或鉆頭時，鉆進(jìn)中鉆具回鉆進(jìn)中使用彎曲或偏心的巖心管、鉆桿或鉆頭時，鉆進(jìn)中鉆具回轉(zhuǎn)運(yùn)動，產(chǎn)生離心力和水平振動，使巖心受到?jīng)_撞、磨損而破壞。轉(zhuǎn)運(yùn)動，產(chǎn)生離心力和水平振動，使巖心受到?jīng)_撞、磨損而破壞。此外，若能根據(jù)所鉆巖礦層性質(zhì)選擇合適的取心工具，就可能取得此外，若能根據(jù)所鉆巖礦層性質(zhì)選擇合適的取心工具，就可能取得采取率高和代表性好的巖礦心。采取率高和代表性好的巖礦心。 2.3 鉆進(jìn)規(guī)程不當(dāng)鉆進(jìn)規(guī)程不當(dāng) (1) 壓力：壓力過大將加劇孔底鉆具的彎曲和振動，使巖礦心受壓力：壓力過大將加劇孔底鉆具的彎曲和振動，使巖礦心受到強(qiáng)烈的機(jī)械破壞；壓力不足則進(jìn)尺慢，延長了巖礦心在孔底巖心到強(qiáng)

7、烈的機(jī)械破壞；壓力不足則進(jìn)尺慢，延長了巖礦心在孔底巖心管內(nèi)受破壞作用的時間。管內(nèi)受破壞作用的時間。 (2) 轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)速過高，鉆具振動幅度增大，對巖礦心的破壞加??；轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)速過高，鉆具振動幅度增大，對巖礦心的破壞加??；轉(zhuǎn)速過低則鉆速低，延長了巖礦心受破壞作用的時間。轉(zhuǎn)速過低則鉆速低，延長了巖礦心受破壞作用的時間。 巖土鉆鑿工藝學(xué)巖土鉆鑿工藝學(xué)(3) 泵量：沖洗液量過大則沖刷力也大，加劇了巖礦心被沖毀和磨泵量：沖洗液量過大則沖刷力也大，加劇了巖礦心被沖毀和磨耗的破壞作用。循環(huán)方式的不合理，也會造成巖礦心被沖刷破壞和耗的破壞作用。循環(huán)方式的不合理，也會造成巖礦心被沖刷破壞和重復(fù)磨損。重復(fù)磨損。 2.

8、4 操作方法不正確操作方法不正確 鉆進(jìn)中盲目追求進(jìn)尺，回次時間過長，提鉆不及時，都會增加巖鉆進(jìn)中盲目追求進(jìn)尺，回次時間過長，提鉆不及時，都會增加巖礦心在孔底被破壞的可能性；提動鉆具過猛或采心方法不當(dāng)，則易礦心在孔底被破壞的可能性；提動鉆具過猛或采心方法不當(dāng)，則易造成巖礦心脫落；退心時過分敲打易造成巖礦心的人為破碎和上下造成巖礦心脫落；退心時過分敲打易造成巖礦心的人為破碎和上下順序顛倒，影響巖礦心的完整性，歪曲巖礦心的層次。順序顛倒，影響巖礦心的完整性，歪曲巖礦心的層次。 巖土鉆鑿工藝學(xué)巖土鉆鑿工藝學(xué)三、巖礦層取心難度分類三、巖礦層取心難度分類 巖礦層類別巖礦層類別可鉆性可鉆性等等 級級巖礦層主

9、要物理巖礦層主要物理力學(xué)性質(zhì)力學(xué)性質(zhì)適用取心方法適用取心方法和取心鉆具和取心鉆具一類完整、致密、少裂隙、不怕沖刷的巖礦層板巖、灰質(zhì)頁巖、致密石灰?guī)r、砂巖、花崗巖、致密鐵礦、銅礦等412不易破碎，耐磨性高，不怕沖刷，取心容易，采取率高。普通單管合金鉆進(jìn)和鋼粒鉆進(jìn)，卡料取心，金剛石雙管鉆進(jìn)，卡簧取心。二類(1)節(jié)理、片理、裂隙發(fā)育的破碎的巖礦層中硬、碎、脆巖礦層（矽卡巖、輝綠巖、千枚巖、輕硅化灰?guī)r、汞礦、黃鐵礦、磷礦、石墨、滑石等。）47粘性低或無粘性，抗磨性低，回轉(zhuǎn)振動易破碎，或酥脆，怕沖刷、易磨損流失或污染。無泵鉆進(jìn)，雙動雙層巖心管、隔水單動、活塞式單動、爪簧式單動雙層巖心管、噴射式孔底反循環(huán)

10、鉆具二類(2)硬、脆、碎巖礦層石英二長斑巖、粗面巖、變質(zhì)安山巖、花崗斑巖、強(qiáng)硅代灰?guī)r，鉬礦、鉛鋅礦等。791011(部分)無粘性，易受鉆具振動和沖洗液沖刷而破碎成塊狀，易磨損、流失，不易取出完整巖礦心。鋼粒鉆進(jìn)噴射式反循環(huán)鉆具，金剛石雙管鉆具，無泵雙動雙管鉆具三類軟硬不均、變化頻繁極不穩(wěn)定的巖礦層不穩(wěn)定的煤層、氧化礦床，破碎帶、礫石層等。可鉆性相差懸殊圍巖與礦體間可鉆性懸殊,易碎,易磨,粘性差,怕沖刷,煤層怕燒灼變質(zhì),不易鉆進(jìn)和取心。爪簧式單動雙管隔水式單動雙管等。四類軟、松散破碎的巖礦層表土、粘土層、煤層、軟鈷礦、鐵帽、鋁釩土、褐鐵礦、斷層帶、氧化破碎帶。15膠結(jié)性差，松散易破碎，易燒灼變質(zhì)

11、，易坍塌。無泵反循環(huán)鉆具，雙層雙動巖心管，阿氏雙管，噴射式孔底反循環(huán)等。五類易被沖洗液融蝕、溶化的巖礦層如巖快、鉀塊、石膏、芒硝、凍土層等。25易溶解、溶蝕，怕沖刷用不同介質(zhì)的飽和沖洗液，進(jìn)行無泵鉆進(jìn)巖土鉆鑿工藝學(xué)巖土鉆鑿工藝學(xué)在第一類巖礦層中可采用單管硬質(zhì)合金、鋼粒、金剛在第一類巖礦層中可采用單管硬質(zhì)合金、鋼粒、金剛石鉆進(jìn)，用卡料或卡簧取心都能達(dá)到滿意的效果。而在石鉆進(jìn)，用卡料或卡簧取心都能達(dá)到滿意的效果。而在二五類巖礦層中，如何采用適當(dāng)?shù)娜⌒墓ぞ吆头椒▉磉_(dá)二五類巖礦層中，如何采用適當(dāng)?shù)娜⌒墓ぞ吆头椒▉磉_(dá)到取心質(zhì)量要求是必須重視的問題。到取心質(zhì)量要求是必須重視的問題。 巖土鉆鑿工藝學(xué)巖土鉆鑿

12、工藝學(xué)第二節(jié)常用取心工具及方法第二節(jié)常用取心工具及方法一、卡取巖心的方法一、卡取巖心的方法在鉆進(jìn)回次結(jié)束前，特別是在完整巖礦層中必須先將巖礦心卡在鉆進(jìn)回次結(jié)束前，特別是在完整巖礦層中必須先將巖礦心卡斷，然后再將巖心管提至地表。斷，然后再將巖心管提至地表。1、卡料卡取法、卡料卡取法方法：在鉆進(jìn)回次終了時，從鉆桿內(nèi)向孔底投入卡料（小碎石、方法：在鉆進(jìn)回次終了時，從鉆桿內(nèi)向孔底投入卡料（小碎石、鐵絲、鋼粒等）卡緊并扭斷巖心。鐵絲、鋼粒等）卡緊并扭斷巖心。適用：硬質(zhì)合金或鋼粒鉆進(jìn)中硬及中硬以上、完整的巖礦層時。適用：硬質(zhì)合金或鋼粒鉆進(jìn)中硬及中硬以上、完整的巖礦層時。用卡料卡心時，要注意卡料的粒度、長度

13、、粗細(xì)、硬度和投入量，用卡料卡心時，要注意卡料的粒度、長度、粗細(xì)、硬度和投入量，卡料的粒度和粗細(xì)應(yīng)與巖心和巖心管之間的間隙相適應(yīng)?？系牧６群痛旨?xì)應(yīng)與巖心和巖心管之間的間隙相適應(yīng)。 巖土鉆鑿工藝學(xué)巖土鉆鑿工藝學(xué)2、卡簧卡取法、卡簧卡取法 方法：利用裝于鉆頭體的內(nèi)錐面（或卡簧座）上的卡簧（也稱提方法：利用裝于鉆頭體的內(nèi)錐面（或卡簧座）上的卡簧（也稱提斷器），在回次終了時稍上提鉆具，即可把巖心卡住并拉斷。斷器），在回次終了時稍上提鉆具，即可把巖心卡住并拉斷。適用：金剛石鉆頭、針狀硬質(zhì)合金鉆頭上使用，適用于巖心完整、適用：金剛石鉆頭、針狀硬質(zhì)合金鉆頭上使用，適用于巖心完整、直徑均勻的中硬及中硬以上地

14、層。直徑均勻的中硬及中硬以上地層。卡簧一般用卡簧一般用40#鉻鋼或鉻鋼或65#錳鋼加工，并經(jīng)淬火處理。應(yīng)注意卡簧錳鋼加工，并經(jīng)淬火處理。應(yīng)注意卡簧與卡簧座、卡簧與巖心之間隙必須很好配合。常用的卡簧結(jié)構(gòu)有三與卡簧座、卡簧與巖心之間隙必須很好配合。常用的卡簧結(jié)構(gòu)有三種形式：內(nèi)槽式、外槽式、切槽式。種形式：內(nèi)槽式、外槽式、切槽式。 圖圖 巖心卡簧巖心卡簧(a)-內(nèi)槽式；內(nèi)槽式； （b）-外槽式；外槽式； （c）-切槽式切槽式 巖土鉆鑿工藝學(xué)巖土鉆鑿工藝學(xué)巖土鉆鑿工藝學(xué)巖土鉆鑿工藝學(xué)3、干鉆卡取法、干鉆卡取法 方法：在回次終了停止送水，干鉆進(jìn)尺一小段（方法：在回次終了停止送水，干鉆進(jìn)尺一小段（2030

15、cm），），利用未排除的巖粉來擠塞住巖礦心，再通過回轉(zhuǎn)將其扭斷提出。利用未排除的巖粉來擠塞住巖礦心，再通過回轉(zhuǎn)將其扭斷提出。適用：硬質(zhì)合金鉆進(jìn)，用卡料和卡簧都卡不住的松散、軟質(zhì)和塑適用：硬質(zhì)合金鉆進(jìn)，用卡料和卡簧都卡不住的松散、軟質(zhì)和塑性巖礦層。性巖礦層。 4、沉淀卡取法、沉淀卡取法 方法：在回次終了停止沖洗液循環(huán)，利用巖心管內(nèi)懸浮巖粉的沉方法：在回次終了停止沖洗液循環(huán)，利用巖心管內(nèi)懸浮巖粉的沉淀，擠塞卡牢巖礦心。淀，擠塞卡牢巖礦心。適用：反循環(huán)鉆進(jìn)和在松軟、脆、碎的巖礦層，常與干鉆法結(jié)合適用：反循環(huán)鉆進(jìn)和在松軟、脆、碎的巖礦層，常與干鉆法結(jié)合使用。通常沉淀使用。通常沉淀1020min。5、楔

16、斷器卡取法、楔斷器卡取法 方法：在鉆進(jìn)回次終了將鉆具提出孔外，下入楔斷器，利用吊錘方法：在鉆進(jìn)回次終了將鉆具提出孔外，下入楔斷器，利用吊錘沖擊楔子將巖心楔斷，再下入夾具將巖心提出。適用：大直徑和巖沖擊楔子將巖心楔斷，再下入夾具將巖心提出。適用：大直徑和巖石比較堅硬、完整的巖礦層鉆進(jìn)。石比較堅硬、完整的巖礦層鉆進(jìn)。 巖土鉆鑿工藝學(xué)巖土鉆鑿工藝學(xué)二、單層巖心管鉆具二、單層巖心管鉆具 簡稱單管鉆具，它是簡稱單管鉆具，它是最簡單的取心鉆具。為提最簡單的取心鉆具。為提高巖礦心采取率，防止提高巖礦心采取率，防止提鉆過程中巖礦心脫落，常鉆過程中巖礦心脫落，常在單管鉆具中增加分水投在單管鉆具中增加分水投球接頭

17、和活動分水帽。球接頭和活動分水帽。 圖圖 活動分水投球鉆具活動分水投球鉆具1-導(dǎo)向管；導(dǎo)向管； 2-分水投球接頭；分水投球接頭； 3-取球孔螺塞；取球孔螺塞； 4-小卡螺塞；小卡螺塞； 5-小卡及彈簧；小卡及彈簧； 6-帶閥座的活帶閥座的活塞；塞；7-彈簧；彈簧； 8-彈簧座；彈簧座； 9-活活動分水帽；動分水帽； 10-硬質(zhì)合金鉆頭；硬質(zhì)合金鉆頭； 11-通水孔通水孔 巖土鉆鑿工藝學(xué)巖土鉆鑿工藝學(xué) 工作原理：工作原理：正常鉆進(jìn)時，沖洗液通過分水接頭正常鉆進(jìn)時，沖洗液通過分水接頭2的中心孔的中心孔直接進(jìn)入巖心管內(nèi)，邊緣開有若干水口的活動分水帽直接進(jìn)入巖心管內(nèi)，邊緣開有若干水口的活動分水帽9呈呈

18、傘形保護(hù)巖心不受沖洗液直接沖刷，且分水帽隨巖心一起傘形保護(hù)巖心不受沖洗液直接沖刷，且分水帽隨巖心一起上移。提鉆前由鉆桿柱內(nèi)投入球閥落于球座活塞上移。提鉆前由鉆桿柱內(nèi)投入球閥落于球座活塞6上，將上，將中心水道封閉，在水壓作用下球閥活塞向下移動，當(dāng)超過中心水道封閉，在水壓作用下球閥活塞向下移動，當(dāng)超過管壁小卡管壁小卡5的位置時，小卡在彈簧作用下伸出將活塞擋住，的位置時，小卡在彈簧作用下伸出將活塞擋住，這時通水孔這時通水孔11被打開，沖洗液由此孔排出，使孔底形成干被打開，沖洗液由此孔排出，使孔底形成干鉆條件。鉆條件。 巖土鉆鑿工藝學(xué)巖土鉆鑿工藝學(xué)三、雙管鉆具三、雙管鉆具雙層巖心管鉆具是提高巖礦心采取

19、率和采樣質(zhì)量的重要工具，雙層巖心管鉆具是提高巖礦心采取率和采樣質(zhì)量的重要工具，在復(fù)雜地層和金剛石鉆進(jìn)中應(yīng)用較為普遍。為了適應(yīng)各類不同特點在復(fù)雜地層和金剛石鉆進(jìn)中應(yīng)用較為普遍。為了適應(yīng)各類不同特點的巖礦層，雙管鉆具的結(jié)構(gòu)又分為的巖礦層，雙管鉆具的結(jié)構(gòu)又分為雙動雙管鉆具雙動雙管鉆具和和單動雙管鉆具單動雙管鉆具。1、雙動雙管、雙動雙管 雙動雙管是雙動雙管是內(nèi)、外兩層巖心管同時回轉(zhuǎn)內(nèi)、外兩層巖心管同時回轉(zhuǎn)的鉆具，主要由雙管接的鉆具，主要由雙管接頭，內(nèi)、外巖心管，內(nèi)、外鉆頭和止逆閥組成。一般用于鉆進(jìn)頭，內(nèi)、外巖心管，內(nèi)、外鉆頭和止逆閥組成。一般用于鉆進(jìn)級的松散、易坍塌和怕沖刷的巖礦層，多用于硬質(zhì)合金鉆進(jìn)

20、。級的松散、易坍塌和怕沖刷的巖礦層，多用于硬質(zhì)合金鉆進(jìn)。 特點：結(jié)構(gòu)簡單，加工容易?？杀苊鉀_洗液對巖礦心的直接沖特點：結(jié)構(gòu)簡單，加工容易?？杀苊鉀_洗液對巖礦心的直接沖刷和鉆桿內(nèi)水柱壓力的作用。但由于刷和鉆桿內(nèi)水柱壓力的作用。但由于鉆進(jìn)時內(nèi)管同時回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)時內(nèi)管同時回轉(zhuǎn)，未能避，未能避免機(jī)械力對巖礦心的破壞作用。免機(jī)械力對巖礦心的破壞作用。巖土鉆鑿工藝學(xué)巖土鉆鑿工藝學(xué)圖圖 雙層雙動巖心管鉆具雙層雙動巖心管鉆具 1-回水孔；回水孔； 2-雙管接頭；雙管接頭； 3-球閥；球閥； 5-外管；外管； 6-內(nèi)管；內(nèi)管； 7、8-外、外、內(nèi)硬質(zhì)合金鉆頭內(nèi)硬質(zhì)合金鉆頭;9-送水孔送水孔 鉆進(jìn)時，內(nèi)外管帶動內(nèi)外鉆

21、頭同時回轉(zhuǎn)并破碎巖鉆進(jìn)時，內(nèi)外管帶動內(nèi)外鉆頭同時回轉(zhuǎn)并破碎巖石，沖洗液經(jīng)雙管接頭進(jìn)入內(nèi)、外管間的環(huán)狀間隙，石，沖洗液經(jīng)雙管接頭進(jìn)入內(nèi)、外管間的環(huán)狀間隙，沖洗孔底后再沿外管與孔壁的間隙返至地面，避免了沖洗孔底后再沿外管與孔壁的間隙返至地面，避免了對巖礦心直接沖刷。內(nèi)管中的沖洗液，隨巖礦心的進(jìn)對巖礦心直接沖刷。內(nèi)管中的沖洗液，隨巖礦心的進(jìn)入沖開止逆閥入沖開止逆閥3，經(jīng)回水孔，經(jīng)回水孔1排至外環(huán)間隙，同時球閥排至外環(huán)間隙，同時球閥3隔離了鉆桿內(nèi)沖洗液液柱的壓力對巖礦心的相互擠壓隔離了鉆桿內(nèi)沖洗液液柱的壓力對巖礦心的相互擠壓和磨損的影響。和磨損的影響。為了保護(hù)巖礦心根部不被沖刷，雙動雙管鉆具的為了保護(hù)

22、巖礦心根部不被沖刷，雙動雙管鉆具的內(nèi)鉆頭大都超前于外鉆頭，一般為內(nèi)鉆頭大都超前于外鉆頭，一般為2050mm，巖層越，巖層越松散，膠結(jié)性越差，超前距離就越大。松散，膠結(jié)性越差，超前距離就越大。 巖土鉆鑿工藝學(xué)巖土鉆鑿工藝學(xué)2、單動雙管鉆具、單動雙管鉆具鉆進(jìn)過程中，鉆進(jìn)過程中，外管轉(zhuǎn)動而內(nèi)管不轉(zhuǎn)動外管轉(zhuǎn)動而內(nèi)管不轉(zhuǎn)動的雙管鉆具稱為單動雙管的雙管鉆具稱為單動雙管鉆具。鉆具。它比雙動雙管鉆具優(yōu)越，它比雙動雙管鉆具優(yōu)越，主要表現(xiàn)為鉆進(jìn)中不僅避免了沖洗主要表現(xiàn)為鉆進(jìn)中不僅避免了沖洗液直接沖刷巖礦心，更重要的是避免了振動、擺動和摩擦力對巖礦液直接沖刷巖礦心，更重要的是避免了振動、擺動和摩擦力對巖礦心的破壞作

23、用。另外，有些單動雙管還設(shè)有防振、防污、防脫及退心的破壞作用。另外，有些單動雙管還設(shè)有防振、防污、防脫及退心的裝置。因此，巖礦心的采取率、完整度、純潔性等均有較大提心的裝置。因此，巖礦心的采取率、完整度、純潔性等均有較大提高，代表性更好。高，代表性更好。單動雙管鉆具種類繁多（隔水式、阿式、壓卡式、活塞式），單動雙管鉆具種類繁多（隔水式、阿式、壓卡式、活塞式），可適應(yīng)不同類型巖礦層取心的需要。典型的金剛石鉆進(jìn)單動雙管鉆可適應(yīng)不同類型巖礦層取心的需要。典型的金剛石鉆進(jìn)單動雙管鉆具主要由上接頭，單動部分，調(diào)節(jié)心軸，內(nèi)、外管，卡心裝置和鉆具主要由上接頭，單動部分，調(diào)節(jié)心軸，內(nèi)、外管，卡心裝置和鉆頭組成

24、。其中單動部分常用下述三種形式：球單盤推力球軸承式頭組成。其中單動部分常用下述三種形式：球單盤推力球軸承式（代號（代號Q）；單盤推力球軸承式（代號）；單盤推力球軸承式（代號D）；雙盤推力球軸承式）；雙盤推力球軸承式（代號（代號S）。）。 巖土鉆鑿工藝學(xué)巖土鉆鑿工藝學(xué)圖單動雙管鉆具總體結(jié)構(gòu)圖單動雙管鉆具總體結(jié)構(gòu)1-上接頭上接頭; 2-耐磨穩(wěn)定環(huán)耐磨穩(wěn)定環(huán); 3-外管接頭外管接頭; 4-單動部分單動部分; 5-心軸心軸(調(diào)節(jié)螺桿調(diào)節(jié)螺桿); 6-鎖緊螺母鎖緊螺母; 7-內(nèi)管接頭內(nèi)管接頭;8-外管外管; 9-內(nèi)管內(nèi)管; 10-擴(kuò)孔器擴(kuò)孔器; 11-短節(jié)短節(jié); 12-卡簧卡簧; 13-卡簧座卡簧座;

25、14-鉆頭鉆頭 巖土鉆鑿工藝學(xué)巖土鉆鑿工藝學(xué)外管接頭連著外管和軸承外殼，內(nèi)管連同其下部的卡外管接頭連著外管和軸承外殼，內(nèi)管連同其下部的卡簧提斷器通過內(nèi)管接頭連接在軸承的心軸上。鉆進(jìn)時，鉆簧提斷器通過內(nèi)管接頭連接在軸承的心軸上。鉆進(jìn)時，鉆頭和外管隨鉆桿一起回轉(zhuǎn)。頭和外管隨鉆桿一起回轉(zhuǎn)。當(dāng)內(nèi)管中有巖心時，在摩擦力當(dāng)內(nèi)管中有巖心時，在摩擦力作用下內(nèi)管及其卡簧不回轉(zhuǎn)。作用下內(nèi)管及其卡簧不回轉(zhuǎn)。沖洗液由上接頭進(jìn)入，通過沖洗液由上接頭進(jìn)入，通過外管接頭上的斜孔進(jìn)入內(nèi)外管的環(huán)狀間隙沖洗孔底，由外外管接頭上的斜孔進(jìn)入內(nèi)外管的環(huán)狀間隙沖洗孔底，由外管與孔壁間隙上返，內(nèi)管中的沖洗液，隨巖礦心的進(jìn)入，管與孔壁間隙上

26、返，內(nèi)管中的沖洗液，隨巖礦心的進(jìn)入，經(jīng)內(nèi)管接頭上的排水孔也流入內(nèi)外管間隙?；卮谓K了，上經(jīng)內(nèi)管接頭上的排水孔也流入內(nèi)外管間隙。回次終了，上提鉆具，卡簧提斷器卡斷巖心。提鉆具，卡簧提斷器卡斷巖心。 巖土鉆鑿工藝學(xué)巖土鉆鑿工藝學(xué)四、孔底局部反循環(huán)取心四、孔底局部反循環(huán)取心反循環(huán)鉆進(jìn)反循環(huán)鉆進(jìn)全孔反循環(huán)鉆進(jìn)全孔反循環(huán)鉆進(jìn)孔底局部反循環(huán)孔底局部反循環(huán)無泵反循環(huán)無泵反循環(huán)噴射式孔底反循環(huán)噴射式孔底反循環(huán)巖土鉆鑿工藝學(xué)巖土鉆鑿工藝學(xué)概念：概念：所謂無泵反循環(huán)，是指在鉆進(jìn)中不用水泵沖洗鉆孔，所謂無泵反循環(huán)，是指在鉆進(jìn)中不用水泵沖洗鉆孔，而是而是利用孔內(nèi)的靜水柱壓力和上下提動鉆具在孔底形成局利用孔內(nèi)的靜水柱壓力

27、和上下提動鉆具在孔底形成局部反循環(huán)部反循環(huán)而實現(xiàn)沖洗孔底的鉆進(jìn)。而實現(xiàn)沖洗孔底的鉆進(jìn)。 1、無泵反循環(huán)鉆具、無泵反循環(huán)鉆具工作原理：工作原理：回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的同時，每分鐘數(shù)十次地上下提動鉆回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的同時，每分鐘數(shù)十次地上下提動鉆具數(shù)十厘米。上提時球閥具數(shù)十厘米。上提時球閥3關(guān)閉，則粗徑鉆具在孔中有類關(guān)閉，則粗徑鉆具在孔中有類似活塞的抽吸作用，將混有巖粉的沖洗液吸入巖心管似活塞的抽吸作用，將混有巖粉的沖洗液吸入巖心管6中；中；迅速下落時，被吸進(jìn)來的沖洗液在壓力作用下沖開球閥，迅速下落時，被吸進(jìn)來的沖洗液在壓力作用下沖開球閥，并從其上的回水口并從其上的回水口2流出，巖粉即沉淀于取粉管中。由于流出，巖粉即

28、沉淀于取粉管中。由于反復(fù)提動鉆具，使沖洗液在孔底形成局部反循環(huán)，從而達(dá)反復(fù)提動鉆具，使沖洗液在孔底形成局部反循環(huán)，從而達(dá)到清除巖粉、冷卻鉆頭和提高采心質(zhì)量的目的。其卡取巖到清除巖粉、冷卻鉆頭和提高采心質(zhì)量的目的。其卡取巖心是采用干鉆和沉淀相結(jié)合的方法。心是采用干鉆和沉淀相結(jié)合的方法。 巖土鉆鑿工藝學(xué)巖土鉆鑿工藝學(xué)2、噴射式孔底反循環(huán)鉆具（噴反鉆具）、噴射式孔底反循環(huán)鉆具（噴反鉆具） 1-鉆桿鉆桿; 2-變徑接頭變徑接頭; 3-噴嘴接頭噴嘴接頭; 4-噴嘴噴嘴; 5-擴(kuò)散擴(kuò)散器器; 6-分水接頭分水接頭; 7-返水眼返水眼; 8-巖心管巖心管; 9-巖心巖心; 10-鉆頭鉆頭; 11-出水眼出水

29、眼; 12-混合室混合室; 13-喉管喉管 它不必頻繁地上下提動鉆具，而是它不必頻繁地上下提動鉆具，而是利用射流利用射流泵的工作原理形成孔底反循環(huán)泵的工作原理形成孔底反循環(huán)。 巖土鉆鑿工藝學(xué)巖土鉆鑿工藝學(xué)工作原理：工作原理：當(dāng)水泵送來的高壓沖洗液沿鉆桿當(dāng)水泵送來的高壓沖洗液沿鉆桿1經(jīng)接頭經(jīng)接頭2、3進(jìn)入進(jìn)入噴嘴噴嘴4，由于噴嘴內(nèi)腔為錐形，且噴嘴口斷面較小，因此，沖洗液，由于噴嘴內(nèi)腔為錐形，且噴嘴口斷面較小，因此，沖洗液以高速（達(dá)以高速（達(dá)1315m/s）射入擴(kuò)散管）射入擴(kuò)散管5中。在此高速射流的作用下，中。在此高速射流的作用下，噴嘴與擴(kuò)散管所組成的噴射器周圍的液體，被射流帶走一部分而形噴嘴與擴(kuò)

30、散管所組成的噴射器周圍的液體，被射流帶走一部分而形成負(fù)壓區(qū)，在壓力差的作用下，下部巖心管成負(fù)壓區(qū)，在壓力差的作用下，下部巖心管8中液體被抽吸到噴射中液體被抽吸到噴射器里，高速液流和吸入的液體便在混合室器里，高速液流和吸入的液體便在混合室12內(nèi)混合，進(jìn)行能量傳遞內(nèi)混合，進(jìn)行能量傳遞和交換（高速液流的動能變?yōu)閴毫δ?，被吸液體的壓力能變?yōu)閯幽埽┖徒粨Q（高速液流的動能變?yōu)閴毫δ?，被吸液體的壓力能變?yōu)閯幽埽┖罅魅牒砉芎罅魅牒砉?3；再經(jīng)擴(kuò)散管和出水孔；再經(jīng)擴(kuò)散管和出水孔11或彎管排出。排出的沖洗液或彎管排出。排出的沖洗液一部分在剩余壓力作用下，沿鉆桿與孔壁的環(huán)狀間隙返回地面；一一部分在剩余壓力作用下，沿

31、鉆桿與孔壁的環(huán)狀間隙返回地面；一部分在負(fù)壓作用下流向孔底，進(jìn)入巖心管內(nèi)形成孔底反循環(huán)，而沖部分在負(fù)壓作用下流向孔底，進(jìn)入巖心管內(nèi)形成孔底反循環(huán)，而沖洗孔底。洗孔底。改變沖洗液量或調(diào)節(jié)噴射器元件的參數(shù)，就能控制孔底反循環(huán)改變沖洗液量或調(diào)節(jié)噴射器元件的參數(shù)，就能控制孔底反循環(huán)沖洗的強(qiáng)弱。沖洗的強(qiáng)弱。 巖土鉆鑿工藝學(xué)巖土鉆鑿工藝學(xué)五、全孔反循環(huán)取心（反循環(huán)連續(xù)取心）五、全孔反循環(huán)取心（反循環(huán)連續(xù)取心）概念：概念：它是一種不提鉆，利用循環(huán)介質(zhì)把巖心（或巖屑）經(jīng)鉆它是一種不提鉆，利用循環(huán)介質(zhì)把巖心（或巖屑）經(jīng)鉆桿的中心通道連續(xù)不斷地輸送到地表的取心方法。桿的中心通道連續(xù)不斷地輸送到地表的取心方法。1、全

32、孔反循環(huán)取心的分類、全孔反循環(huán)取心的分類根據(jù)所形成反循環(huán)的鉆管系統(tǒng)不同：單管反循環(huán)、雙管反循環(huán)、根據(jù)所形成反循環(huán)的鉆管系統(tǒng)不同：單管反循環(huán)、雙管反循環(huán)、三管反循環(huán)；三管反循環(huán)；根據(jù)輸送巖心（或巖屑）的原理不同可分為：氣舉反循環(huán)、泵根據(jù)輸送巖心（或巖屑）的原理不同可分為：氣舉反循環(huán)、泵吸反循環(huán)、泵壓反循環(huán)。吸反循環(huán)、泵壓反循環(huán)。 根據(jù)反循環(huán)的沖洗介質(zhì)的不同可分為：空氣反循環(huán)，清水（泥根據(jù)反循環(huán)的沖洗介質(zhì)的不同可分為：空氣反循環(huán)，清水（泥漿）反循環(huán)。漿）反循環(huán)。根據(jù)所排出的樣品不同可分為：反循環(huán)取心，反循環(huán)取屑。根據(jù)所排出的樣品不同可分為：反循環(huán)取心，反循環(huán)取屑。 巖土鉆鑿工藝學(xué)巖土鉆鑿工藝學(xué)2、

33、全孔反循環(huán)取心的工作原理、全孔反循環(huán)取心的工作原理 1-雙管水龍頭雙管水龍頭; 2-雙管鉆桿柱雙管鉆桿柱; 3-巖心巖心和巖屑回流軟管和巖屑回流軟管; 4-軟管閥門軟管閥門; 5-返井返井軟管閥門軟管閥門;6-篩網(wǎng)篩網(wǎng);7-水池水池;8-洗井液洗井液;9-接立管的軟管接立管的軟管; 10-立管閥門立管閥門; 11-泥漿泥漿泵或空壓機(jī)泵或空壓機(jī) 水力反循環(huán)連續(xù)取心方法示意圖水力反循環(huán)連續(xù)取心方法示意圖巖土鉆鑿工藝學(xué)巖土鉆鑿工藝學(xué)工作原理：工作原理：沖洗液由水泵壓入，經(jīng)雙管水龍頭沖洗液由水泵壓入，經(jīng)雙管水龍頭1進(jìn)入雙層鉆桿進(jìn)入雙層鉆桿內(nèi)外管的環(huán)狀間隙，到達(dá)孔底而開始分流，其中大部分進(jìn)入內(nèi)管中，內(nèi)外

34、管的環(huán)狀間隙，到達(dá)孔底而開始分流，其中大部分進(jìn)入內(nèi)管中，以反循環(huán)方式向上流動（水的上升速度約以反循環(huán)方式向上流動（水的上升速度約3m/s，空氣一般為，空氣一般為25m/s或更大），把巖心及巖屑攜帶到水龍頭處，再通過巖心回流軟管或更大），把巖心及巖屑攜帶到水龍頭處，再通過巖心回流軟管3將巖心排至巖心收集器內(nèi)；另一小部沖洗液從鉆桿與孔壁之間狹小將巖心排至巖心收集器內(nèi)；另一小部沖洗液從鉆桿與孔壁之間狹小的環(huán)狀間隙，接正循環(huán)方式緩慢地向上流動，起到穩(wěn)定孔壁和潤滑的環(huán)狀間隙，接正循環(huán)方式緩慢地向上流動，起到穩(wěn)定孔壁和潤滑鉆具的作用。改變所用碎巖鉆頭形式，可分別得到巖心和巖屑，若鉆具的作用。改變所用碎巖鉆

35、頭形式，可分別得到巖心和巖屑，若采用取心鉆頭，在鉆具的內(nèi)管下部裝有巖心切斷器（圖中未畫出），采用取心鉆頭，在鉆具的內(nèi)管下部裝有巖心切斷器（圖中未畫出），當(dāng)鉆成的巖心達(dá)到一定長度時（直徑的當(dāng)鉆成的巖心達(dá)到一定長度時（直徑的2倍），即被巖心切斷器所倍），即被巖心切斷器所切斷，這樣，巖心就被成段地連續(xù)不斷地從孔底輸至地表。若采用切斷，這樣，巖心就被成段地連續(xù)不斷地從孔底輸至地表。若采用牙輪鉆頭，那么得到的就是巖屑被輸至地表。牙輪鉆頭，那么得到的就是巖屑被輸至地表。 巖土鉆鑿工藝學(xué)巖土鉆鑿工藝學(xué)巖土鉆鑿工藝學(xué)巖土鉆鑿工藝學(xué)3、全孔反循環(huán)連續(xù)取心的優(yōu)缺點、全孔反循環(huán)連續(xù)取心的優(yōu)缺點(1) 鉆進(jìn)效率高：鉆

36、進(jìn)效率高：由于無需提鉆取心，減少了升降鉆具及其他輔助由于無需提鉆取心，減少了升降鉆具及其他輔助時間，和繩索取心相比，還減少了打撈內(nèi)管總成的時間，時間利用時間，和繩索取心相比，還減少了打撈內(nèi)管總成的時間，時間利用率高，臺月效率也高，前蘇聯(lián)在率高，臺月效率也高，前蘇聯(lián)在級地層中最高臺月率超過萬級地層中最高臺月率超過萬米。米。 (2) 巖心采取率高，取心質(zhì)量好：巖心采取率高，取心質(zhì)量好：由于沖洗液的反向循環(huán)，它與巖由于沖洗液的反向循環(huán)，它與巖心進(jìn)入巖心管的方向一致，避免了沖洗液對巖礦心的正面沖刷和液心進(jìn)入巖心管的方向一致，避免了沖洗液對巖礦心的正面沖刷和液柱壓力對巖（礦）心進(jìn)入巖心管的阻力，減少其流

37、失和重復(fù)破碎；柱壓力對巖（礦）心進(jìn)入巖心管的阻力，減少其流失和重復(fù)破碎；同時，還能使巖（礦）心在巖心管內(nèi)呈懸浮狀態(tài)，減輕了選擇性磨同時，還能使巖（礦）心在巖心管內(nèi)呈懸浮狀態(tài)，減輕了選擇性磨損。這些，有利于提高松散破碎和怕沖刷的復(fù)雜地層的取心質(zhì)量。損。這些，有利于提高松散破碎和怕沖刷的復(fù)雜地層的取心質(zhì)量。采取率一般可達(dá)采取率一般可達(dá)95%以上。由于樣品從內(nèi)管中心被輸?shù)降乇?，樣品以上。由于樣品從?nèi)管中心被輸?shù)降乇?，樣品上返速度快，可及時判斷樣品深度，具有真實性。上返速度快，可及時判斷樣品深度，具有真實性。 巖土鉆鑿工藝學(xué)巖土鉆鑿工藝學(xué)(3) 孔底干凈：孔底干凈：由于巖粉及時被排出，減少孔底重復(fù)破碎

38、，避免了由于巖粉及時被排出，減少孔底重復(fù)破碎，避免了鉆頭唇面由于巖粉不能及時排出而形成的鉆頭唇面由于巖粉不能及時排出而形成的“緩沖墊緩沖墊”，因此，可大幅，因此，可大幅度提高時效，且延長了鉆頭的壽命。度提高時效，且延長了鉆頭的壽命。(4) 易于穿過復(fù)雜地層：易于穿過復(fù)雜地層：對于易坍塌、漏失、掉塊、破碎等復(fù)雜地對于易坍塌、漏失、掉塊、破碎等復(fù)雜地層，鉆孔可以不下套管，外管就等于跟管鉆進(jìn)的套管。層，鉆孔可以不下套管，外管就等于跟管鉆進(jìn)的套管。 (5) 單位成本低：單位成本低：國外資料統(tǒng)計表明，相同地層條件下，反循環(huán)連國外資料統(tǒng)計表明，相同地層條件下，反循環(huán)連續(xù)取屑鉆進(jìn)的成本，僅為普通取心鉆進(jìn)的續(xù)

39、取屑鉆進(jìn)的成本，僅為普通取心鉆進(jìn)的1/51/3。 存在問題存在問題：（1）鉆進(jìn)深度和巖層有一定的局限性鉆進(jìn)深度和巖層有一定的局限性，遠(yuǎn)不能完全取代普通巖心，遠(yuǎn)不能完全取代普通巖心鉆探，如鉆進(jìn)石棉、水銀等礦層時，碎屑狀的巖樣破壞了地層的原鉆探，如鉆進(jìn)石棉、水銀等礦層時，碎屑狀的巖樣破壞了地層的原狀結(jié)構(gòu)，難以直接獲得所鉆地層的真實屬性；狀結(jié)構(gòu)，難以直接獲得所鉆地層的真實屬性；（2）遇到堅硬巖層時，巖心難以切斷或巖心切斷器磨損嚴(yán)重；（）遇到堅硬巖層時，巖心難以切斷或巖心切斷器磨損嚴(yán)重；（3）鉆探設(shè)備和附屬工具過于笨重，一次性投資大，鉆探設(shè)備和附屬工具過于笨重，一次性投資大，這些都嚴(yán)重影響了這些都嚴(yán)重

40、影響了它的推廣速度。它的推廣速度。 巖土鉆鑿工藝學(xué)巖土鉆鑿工藝學(xué)六、巖礦心的補(bǔ)取六、巖礦心的補(bǔ)取1、側(cè)壁取樣、側(cè)壁取樣 側(cè)壁取樣器的類型很多，有彈簧壓筒側(cè)壁取樣器的類型很多，有彈簧壓筒取樣器、水力刮刀取樣器、水力沖射取取樣器、水力刮刀取樣器、水力沖射取樣器和放炮取樣器，下面僅介紹彈簧壓樣器和放炮取樣器，下面僅介紹彈簧壓筒取樣器。筒取樣器。 彈簧壓筒取樣器如圖的外殼側(cè)面開有彈簧壓筒取樣器如圖的外殼側(cè)面開有切槽，內(nèi)藏彈簧切槽，內(nèi)藏彈簧1和取樣壓筒和取樣壓筒3，壓筒可，壓筒可圍繞軸銷圍繞軸銷4轉(zhuǎn)動。補(bǔ)取巖樣時，用鉆桿或轉(zhuǎn)動。補(bǔ)取巖樣時，用鉆桿或鋼繩下入孔內(nèi)補(bǔ)取巖樣處，壓筒靠彈簧鋼繩下入孔內(nèi)補(bǔ)取巖樣處

41、，壓筒靠彈簧拉力緊貼于孔壁，上提取樣器，壓筒壓拉力緊貼于孔壁，上提取樣器，壓筒壓進(jìn)孔壁巖礦層，裝滿樣品并轉(zhuǎn)動大約進(jìn)孔壁巖礦層，裝滿樣品并轉(zhuǎn)動大約180，壓筒朝下，卡簧，壓筒朝下，卡簧2將巖樣保持在將巖樣保持在壓筒內(nèi)，萬一巖樣從壓筒中脫落，也會壓筒內(nèi)，萬一巖樣從壓筒中脫落，也會掉在取樣器的底座掉在取樣器的底座5內(nèi)。內(nèi)。 圖彈簧壓筒取樣器圖彈簧壓筒取樣器 1-彈簧彈簧; 2-巖心卡簧巖心卡簧; 3-取樣壓筒取樣壓筒; 4-軸銷軸銷; 5-取樣器底座取樣器底座; 6-取樣器外殼取樣器外殼 巖土鉆鑿工藝學(xué)巖土鉆鑿工藝學(xué)2、偏斜補(bǔ)心、偏斜補(bǔ)心 偏斜補(bǔ)心是借助于導(dǎo)斜楔使取樣筒沿楔面壓入孔壁巖礦層取心，偏斜

42、補(bǔ)心是借助于導(dǎo)斜楔使取樣筒沿楔面壓入孔壁巖礦層取心， 或者打分支孔鉆取巖礦層取心。這兩種方法都類似于定向鉆進(jìn)，將或者打分支孔鉆取巖礦層取心。這兩種方法都類似于定向鉆進(jìn)，將在后續(xù)課程中講述，不再贅述。在后續(xù)課程中講述，不再贅述。 巖土鉆鑿工藝學(xué)巖土鉆鑿工藝學(xué)第三節(jié)繩索取心鉆進(jìn)第三節(jié)繩索取心鉆進(jìn)一、繩索取心鉆進(jìn)的優(yōu)缺點及應(yīng)用范圍一、繩索取心鉆進(jìn)的優(yōu)缺點及應(yīng)用范圍概念：概念：繩索取心鉆進(jìn)是指在鉆進(jìn)過程中，當(dāng)巖心充滿巖心管后，繩索取心鉆進(jìn)是指在鉆進(jìn)過程中，當(dāng)巖心充滿巖心管后，不需提鉆取巖心，而是以鉆桿為通道，借助于繩索和專用打撈工具，不需提鉆取巖心，而是以鉆桿為通道，借助于繩索和專用打撈工具，把鉆進(jìn)過

43、程中貯存于內(nèi)巖心管中的巖心提升到孔外的取心鉆進(jìn)方法。把鉆進(jìn)過程中貯存于內(nèi)巖心管中的巖心提升到孔外的取心鉆進(jìn)方法。由于這種方法不需要將鉆桿提升到孔外，所以極大地減少了起由于這種方法不需要將鉆桿提升到孔外，所以極大地減少了起下鉆具的時間。下鉆具的時間。據(jù)統(tǒng)計，在金剛石巖心鉆進(jìn)過程中，據(jù)統(tǒng)計，在金剛石巖心鉆進(jìn)過程中，升降鉆具工序約占全部生升降鉆具工序約占全部生產(chǎn)時間的產(chǎn)時間的30%40%，而且機(jī)械化程度低，勞動強(qiáng)度大。，而且機(jī)械化程度低，勞動強(qiáng)度大。為了增加為了增加純鉆進(jìn)時間，提高鉆進(jìn)效率，采用繩索取心鉆進(jìn)是最有效的途徑之純鉆進(jìn)時間，提高鉆進(jìn)效率，采用繩索取心鉆進(jìn)是最有效的途徑之一。一。 巖土鉆鑿工

44、藝學(xué)巖土鉆鑿工藝學(xué)1、優(yōu)點、優(yōu)點（1）鉆進(jìn)效率高）鉆進(jìn)效率高 繩索取心鉆頭的壁厚比普通取心鉆頭厚，鉆進(jìn)時的機(jī)械鉆速略低繩索取心鉆頭的壁厚比普通取心鉆頭厚，鉆進(jìn)時的機(jī)械鉆速略低于普通鉆頭。但由于減少了輔助作業(yè)時間，增大了純鉆進(jìn)時間，所于普通鉆頭。但由于減少了輔助作業(yè)時間，增大了純鉆進(jìn)時間，所以總的鉆進(jìn)效率仍比普通鉆頭高，且這種趨勢隨孔深的增大而增大。以總的鉆進(jìn)效率仍比普通鉆頭高，且這種趨勢隨孔深的增大而增大。（2）地質(zhì)效果好）地質(zhì)效果好 繩索取心鉆具具有打撈速度快，提升平穩(wěn)以及巖心堵塞后能即時繩索取心鉆具具有打撈速度快，提升平穩(wěn)以及巖心堵塞后能即時報警等特點。因此，當(dāng)巖心堵塞時，便于立即處理，可

45、以減少巖礦報警等特點。因此，當(dāng)巖心堵塞時，便于立即處理，可以減少巖礦心的損耗。所以繩索取心鉆進(jìn)巖心采取率高，完整度和純潔性好。心的損耗。所以繩索取心鉆進(jìn)巖心采取率高，完整度和純潔性好。（3）鉆頭壽命長）鉆頭壽命長 由于減少了提鉆次數(shù)，因此鉆頭在升降過程中的擰卸、碰撞的機(jī)由于減少了提鉆次數(shù)，因此鉆頭在升降過程中的擰卸、碰撞的機(jī)會及掃孔時的磨損減少。同時，鉆桿與孔壁間隙小，鉆頭在孔內(nèi)工會及掃孔時的磨損減少。同時，鉆桿與孔壁間隙小，鉆頭在孔內(nèi)工作平穩(wěn)，也可以提高鉆頭壽命。作平穩(wěn)，也可以提高鉆頭壽命。巖土鉆鑿工藝學(xué)巖土鉆鑿工藝學(xué)（4）有利于復(fù)雜地層鉆進(jìn)、孔內(nèi)安全和便于測斜工作）有利于復(fù)雜地層鉆進(jìn)、孔內(nèi)

46、安全和便于測斜工作 由于減少了提鉆次數(shù)，因而縮短了孔壁的裸露時間，也減少了升由于減少了提鉆次數(shù)，因而縮短了孔壁的裸露時間，也減少了升降鉆具時對孔壁的破壞。同時鉆桿還可以起到套管的作用，有利于降鉆具時對孔壁的破壞。同時鉆桿還可以起到套管的作用，有利于護(hù)壁，也使下放測斜儀器更加方便敏捷。護(hù)壁，也使下放測斜儀器更加方便敏捷。（5）減輕勞動強(qiáng)度）減輕勞動強(qiáng)度 由于起下鉆具次數(shù)少，因此減輕了勞動強(qiáng)度。孔越深，鉆具越長，由于起下鉆具次數(shù)少，因此減輕了勞動強(qiáng)度?？自缴?，鉆具越長，這個優(yōu)點越明顯。這個優(yōu)點越明顯。（6）降低鉆探成本）降低鉆探成本 由于繩索取心鉆進(jìn)效率高、鉆頭管材以及動力消耗比較小，因此，由于繩

47、索取心鉆進(jìn)效率高、鉆頭管材以及動力消耗比較小，因此，鉆進(jìn)成本可大幅度下降。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，使用繩索取心鉆進(jìn)成本鉆進(jìn)成本可大幅度下降。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，使用繩索取心鉆進(jìn)成本降低降低30%一一40%。 巖土鉆鑿工藝學(xué)巖土鉆鑿工藝學(xué)2、缺點、缺點（1）鉆桿質(zhì)量要求高：鉆桿的內(nèi)徑大而管壁薄，連接強(qiáng)度要求高，）鉆桿質(zhì)量要求高：鉆桿的內(nèi)徑大而管壁薄，連接強(qiáng)度要求高，因此要求鉆桿的材質(zhì)好，加工精度高，使得鉆桿昂貴。因此要求鉆桿的材質(zhì)好，加工精度高，使得鉆桿昂貴。（2）鉆桿柱與孔壁間隙小：增加了鉆桿柱的磨損，也使沖洗液循）鉆桿柱與孔壁間隙?。涸黾恿算@桿柱的磨損，也使沖洗液循環(huán)阻力增大；環(huán)阻力增大；（3）鉆頭壁較

48、厚：鉆進(jìn)堅硬巖石時效果差些；）鉆頭壁較厚：鉆進(jìn)堅硬巖石時效果差些；（4）回轉(zhuǎn)粗徑的鉆桿柱阻力大：功率消耗較大，在深孔中影響開）回轉(zhuǎn)粗徑的鉆桿柱阻力大：功率消耗較大，在深孔中影響開高轉(zhuǎn)速。高轉(zhuǎn)速。3、應(yīng)用范圍、應(yīng)用范圍 繩索取心鉆進(jìn)方法已廣泛應(yīng)用于地質(zhì)勘探、水文地質(zhì)和工程勘察繩索取心鉆進(jìn)方法已廣泛應(yīng)用于地質(zhì)勘探、水文地質(zhì)和工程勘察等多種鉆進(jìn)工程中。然而，在一個具體的工程中是否采取繩索取心，等多種鉆進(jìn)工程中。然而，在一個具體的工程中是否采取繩索取心，還必須考慮地層條件、鉆孔深度、鉆頭壽命以及繩索取心鉆具配套還必須考慮地層條件、鉆孔深度、鉆頭壽命以及繩索取心鉆具配套設(shè)備較多，一次性投資較大等因素，以

49、便綜合權(quán)衡其使用的合理性。設(shè)備較多，一次性投資較大等因素，以便綜合權(quán)衡其使用的合理性。 巖土鉆鑿工藝學(xué)巖土鉆鑿工藝學(xué)（1）地質(zhì)條件）地質(zhì)條件 繩索取心鉆進(jìn)可用于鉆進(jìn)各種地層，在繩索取心鉆進(jìn)可用于鉆進(jìn)各種地層，在69級中硬巖層中級中硬巖層中效果最好。效果最好。（2）鉆孔深度）鉆孔深度 繩索取心一般在大于繩索取心一般在大于300m深孔中采用。通常，鉆孔越深深孔中采用。通常，鉆孔越深其經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果越好。然而，繩索取心鉆進(jìn)的最大深度受鉆其經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果越好。然而，繩索取心鉆進(jìn)的最大深度受鉆桿強(qiáng)度的制約，應(yīng)進(jìn)行校核。桿強(qiáng)度的制約，應(yīng)進(jìn)行校核。（3）鉆頭壽命）鉆頭壽命 采用繩索取心鉆進(jìn)，如果鉆頭壽命短，鉆進(jìn)

50、過程中經(jīng)常提采用繩索取心鉆進(jìn)，如果鉆頭壽命短，鉆進(jìn)過程中經(jīng)常提鉆更換鉆頭，那么便失去了采用繩索取心鉆進(jìn)的意義。鉆更換鉆頭，那么便失去了采用繩索取心鉆進(jìn)的意義。 巖土鉆鑿工藝學(xué)巖土鉆鑿工藝學(xué)二、繩索取心鉆具二、繩索取心鉆具繩索取心鉆具繩索取心鉆具單動雙管單動雙管打撈器打撈器內(nèi)管總成：容納巖心，能內(nèi)管總成：容納巖心，能夠在鉆桿柱內(nèi)升降夠在鉆桿柱內(nèi)升降外管總成外管總成打撈機(jī)構(gòu)打撈機(jī)構(gòu)安全脫卡機(jī)構(gòu)安全脫卡機(jī)構(gòu)巖土鉆鑿工藝學(xué)巖土鉆鑿工藝學(xué)1、技術(shù)要求、技術(shù)要求 （1）當(dāng)內(nèi)管總成下到外管總成預(yù)定位置時，能即時發(fā)出到位信號，）當(dāng)內(nèi)管總成下到外管總成預(yù)定位置時，能即時發(fā)出到位信號，且內(nèi)、外管之間的相對位置能夠

51、確定。在鉆進(jìn)過程中內(nèi)管不上竄、且內(nèi)、外管之間的相對位置能夠確定。在鉆進(jìn)過程中內(nèi)管不上竄、下滑；內(nèi)、外管之間能保證有良好的通水性。下滑；內(nèi)、外管之間能保證有良好的通水性。（2）鉆進(jìn)過程中巖心充滿內(nèi)管時，能及時向地表發(fā)出堵塞信號。）鉆進(jìn)過程中巖心充滿內(nèi)管時，能及時向地表發(fā)出堵塞信號。（3）由于是雙管結(jié)構(gòu)，因此應(yīng)保持內(nèi)、外管的同心度，以便使巖）由于是雙管結(jié)構(gòu)，因此應(yīng)保持內(nèi)、外管的同心度，以便使巖心順利進(jìn)入內(nèi)管。在提取巖心時能防止內(nèi)管因受力過大而損壞。心順利進(jìn)入內(nèi)管。在提取巖心時能防止內(nèi)管因受力過大而損壞。（4）應(yīng)保證打撈器順利下入，并將內(nèi)管總成安全抓提到地面。）應(yīng)保證打撈器順利下入，并將內(nèi)管總成安全

52、抓提到地面。 巖土鉆鑿工藝學(xué)巖土鉆鑿工藝學(xué)巖土鉆鑿工藝學(xué)巖土鉆鑿工藝學(xué)3、結(jié)構(gòu)和工作原理、結(jié)構(gòu)和工作原理 以我國最常用的以我國最常用的S-75型鉆具為例，其結(jié)構(gòu)如下：型鉆具為例，其結(jié)構(gòu)如下：整套繩索取心鉆具分為單動雙層巖心管和打撈器兩大部分。雙整套繩索取心鉆具分為單動雙層巖心管和打撈器兩大部分。雙層巖心管部分由外管總成和內(nèi)管總成組成。層巖心管部分由外管總成和內(nèi)管總成組成。外管總成包括彈卡擋頭外管總成包括彈卡擋頭1、彈卡室、彈卡室7、穩(wěn)定接頭、穩(wěn)定接頭23(上擴(kuò)孔器上擴(kuò)孔器)、外管外管46、下擴(kuò)孔器和鉆頭、下擴(kuò)孔器和鉆頭52組成；組成；內(nèi)管總成由撈矛頭內(nèi)管總成由撈矛頭2、彈卡、彈卡6、懸掛環(huán)、懸

53、掛環(huán)21、到位報訊、巖心堵塞、到位報訊、巖心堵塞報警、單動、內(nèi)管保護(hù)、調(diào)節(jié)、扶正、內(nèi)管、巖心卡取等機(jī)構(gòu)組成。報警、單動、內(nèi)管保護(hù)、調(diào)節(jié)、扶正、內(nèi)管、巖心卡取等機(jī)構(gòu)組成。打撈器一般由打撈機(jī)構(gòu)和安全脫卡機(jī)構(gòu)組成。打撈器一般由打撈機(jī)構(gòu)和安全脫卡機(jī)構(gòu)組成。打撈機(jī)構(gòu)、安全脫卡機(jī)構(gòu)打撈機(jī)構(gòu)、安全脫卡機(jī)構(gòu) 巖土鉆鑿工藝學(xué)巖土鉆鑿工藝學(xué)3、結(jié)構(gòu)和工作原理、結(jié)構(gòu)和工作原理 以我國最常用的以我國最常用的S-75型鉆具為例：型鉆具為例：整套繩索取心鉆具分為單動雙層巖心管和打撈器兩大部分。整套繩索取心鉆具分為單動雙層巖心管和打撈器兩大部分。 巖土鉆鑿工藝學(xué)巖土鉆鑿工藝學(xué)外管總成包括彈卡擋頭、穩(wěn)定接頭外管總成包括彈卡擋

54、頭、穩(wěn)定接頭(上擴(kuò)孔器上擴(kuò)孔器)、外管、外管、下擴(kuò)孔器和鉆頭組成；下擴(kuò)孔器和鉆頭組成；內(nèi)管總成由撈矛頭、彈卡、懸掛環(huán)、到位報訊、巖心內(nèi)管總成由撈矛頭、彈卡、懸掛環(huán)、到位報訊、巖心堵塞報警、單動、內(nèi)管、巖心卡取等機(jī)構(gòu)組成。堵塞報警、單動、內(nèi)管、巖心卡取等機(jī)構(gòu)組成。巖土鉆鑿工藝學(xué)巖土鉆鑿工藝學(xué)機(jī)構(gòu)：機(jī)構(gòu)： 絞鏈?zhǔn)矫^機(jī)構(gòu)、絞鏈?zhǔn)矫^機(jī)構(gòu)、彈卡定位機(jī)構(gòu)、懸掛彈卡定位機(jī)構(gòu)、懸掛機(jī)構(gòu)、到位報信機(jī)構(gòu)、機(jī)構(gòu)、到位報信機(jī)構(gòu)、巖心堵塞報警機(jī)構(gòu)、巖心堵塞報警機(jī)構(gòu)、單動機(jī)構(gòu)、內(nèi)管保護(hù)單動機(jī)構(gòu)、內(nèi)管保護(hù)機(jī)構(gòu)、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、扶機(jī)構(gòu)、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、扶正機(jī)構(gòu)、正機(jī)構(gòu)、巖土鉆鑿工藝學(xué)巖土鉆鑿工藝學(xué)（1）絞鏈?zhǔn)矫^機(jī)構(gòu)）絞鏈?zhǔn)矫^機(jī)構(gòu)

55、 該機(jī)構(gòu)由撈矛頭該機(jī)構(gòu)由撈矛頭2、回收管、回收管4等組等組成。由于撈矛頭可在其轉(zhuǎn)動平面內(nèi)成。由于撈矛頭可在其轉(zhuǎn)動平面內(nèi)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動180，因此在提撈內(nèi)管總成，因此在提撈內(nèi)管總成到地表后，打撈器與內(nèi)管總成可在到地表后，打撈器與內(nèi)管總成可在090 內(nèi)轉(zhuǎn)動、變換位置，防內(nèi)轉(zhuǎn)動、變換位置，防止撈矛頭從打撈器的撈鉤中脫出。止撈矛頭從打撈器的撈鉤中脫出。巖土鉆鑿工藝學(xué)巖土鉆鑿工藝學(xué)（2）彈卡定位機(jī)構(gòu)）彈卡定位機(jī)構(gòu) 它是由彈卡它是由彈卡6、張簧、張簧5、彈卡室、彈卡室10等零件組成。當(dāng)內(nèi)管總成等零件組成。當(dāng)內(nèi)管總成在鉆桿柱內(nèi)下降時，張簧在鉆桿柱內(nèi)下降時，張簧5使彈卡板使彈卡板6向外張開一定角度，并向外張開一定角

56、度，并沿鉆桿內(nèi)壁向下滑動。當(dāng)內(nèi)管總成到達(dá)外管總成中的彈卡室沿鉆桿內(nèi)壁向下滑動。當(dāng)內(nèi)管總成到達(dá)外管總成中的彈卡室7部位時，彈卡在張簧的作用下繼續(xù)向外張開，使兩翼貼附在部位時，彈卡在張簧的作用下繼續(xù)向外張開，使兩翼貼附在彈卡室的內(nèi)壁上。由于彈卡室內(nèi)徑較大，而其上端的彈卡擋彈卡室的內(nèi)壁上。由于彈卡室內(nèi)徑較大，而其上端的彈卡擋頭內(nèi)徑較小，所以在鉆進(jìn)過程中可防止內(nèi)管總成上串，達(dá)到頭內(nèi)徑較小，所以在鉆進(jìn)過程中可防止內(nèi)管總成上串，達(dá)到定位作用。定位作用。 巖土鉆鑿工藝學(xué)巖土鉆鑿工藝學(xué)（3）懸掛機(jī)構(gòu)）懸掛機(jī)構(gòu) 由內(nèi)管總成中的懸掛環(huán)由內(nèi)管總成中的懸掛環(huán)21和外管總成中的座環(huán)和外管總成中的座環(huán)22組成。懸掛環(huán)的組

57、成。懸掛環(huán)的外徑稍大于座環(huán)的內(nèi)徑外徑稍大于座環(huán)的內(nèi)徑(一般相差一般相差0.51.0mm)。當(dāng)內(nèi)管總成下降到。當(dāng)內(nèi)管總成下降到外管總成的彈卡室位置時，懸掛環(huán)外管總成的彈卡室位置時，懸掛環(huán)21座落在座環(huán)上，使內(nèi)管總成下座落在座環(huán)上，使內(nèi)管總成下端的卡簧座端的卡簧座51與鉆頭與鉆頭52內(nèi)臺階保持內(nèi)臺階保持24mm的間隙，以防止損壞卡的間隙，以防止損壞卡簧座和鉆頭，并保證內(nèi)管的單動性能和通水性能?；勺豌@頭，并保證內(nèi)管的單動性能和通水性能。 巖土鉆鑿工藝學(xué)巖土鉆鑿工藝學(xué)（4）到位報信機(jī)構(gòu)）到位報信機(jī)構(gòu) 由復(fù)位簧由復(fù)位簧12、閥體、閥體13、定位簧、定位簧14、彈簧、彈簧19、調(diào)節(jié)螺堵、調(diào)節(jié)螺堵20、閥

58、堵、閥堵39、調(diào)節(jié)圈等零件組成。當(dāng)內(nèi)管總成在鉆桿柱內(nèi)由沖洗液向下壓送時，調(diào)節(jié)圈等零件組成。當(dāng)內(nèi)管總成在鉆桿柱內(nèi)由沖洗液向下壓送時，閥體的粗徑臺階位于定位簧閥體的粗徑臺階位于定位簧14內(nèi)，彈簧處于正常狀態(tài)，閥體在關(guān)閉內(nèi)，彈簧處于正常狀態(tài)，閥體在關(guān)閉位置，沖洗液由內(nèi)管總成和鉆桿柱的環(huán)狀間隙流通，如果內(nèi)管到達(dá)位置，沖洗液由內(nèi)管總成和鉆桿柱的環(huán)狀間隙流通，如果內(nèi)管到達(dá)外管中的預(yù)定位置，內(nèi)管總成的懸掛環(huán)座落在外管中的座環(huán)上，把外管中的預(yù)定位置，內(nèi)管總成的懸掛環(huán)座落在外管中的座環(huán)上，把沖洗液的通道完全堵塞，迫使沖洗液改變流向，壓縮彈簧，向下推沖洗液的通道完全堵塞，迫使沖洗液改變流向，壓縮彈簧，向下推動閥堵

59、動閥堵39，直至閥體的粗徑臺階移出定位簧，使閥堵打開，此時，直至閥體的粗徑臺階移出定位簧，使閥堵打開，此時，泵壓表的壓力明顯升高泵壓表的壓力明顯升高(約升高約升高5-10atm)，即表明內(nèi)管總成已到達(dá)預(yù)，即表明內(nèi)管總成已到達(dá)預(yù)定位置，可以開始掃孔鉆進(jìn)。由于定位彈簧定位置，可以開始掃孔鉆進(jìn)。由于定位彈簧14的作用，可以防止閥的作用，可以防止閥堵自動關(guān)閉。堵自動關(guān)閉。 根據(jù)鉆孔深度的不同，通過調(diào)節(jié)螺堵根據(jù)鉆孔深度的不同，通過調(diào)節(jié)螺堵20，可以改變，可以改變彈簧的預(yù)緊力，以調(diào)節(jié)泵壓的變化范圍。彈簧的預(yù)緊力，以調(diào)節(jié)泵壓的變化范圍。 巖土鉆鑿工藝學(xué)巖土鉆鑿工藝學(xué)（5）巖心堵塞報警機(jī)構(gòu)）巖心堵塞報警機(jī)構(gòu)

60、該機(jī)構(gòu)由滑套該機(jī)構(gòu)由滑套25、軸、軸26、蝶簧、蝶簧27等零件組成。鉆進(jìn)過程中，當(dāng)發(fā)等零件組成。鉆進(jìn)過程中，當(dāng)發(fā)生巖生巖(礦礦)心堵塞或巖心堵塞或巖(礦礦)心裝滿內(nèi)管時，巖心裝滿內(nèi)管時，巖(礦礦)心對內(nèi)管產(chǎn)生的頂推心對內(nèi)管產(chǎn)生的頂推力壓縮蝶簧，使滑套向上移動到懸掛接頭力壓縮蝶簧，使滑套向上移動到懸掛接頭38的臺階處，將通水孔堵的臺階處，將通水孔堵塞，從而造成泵壓升高，告誡操作者應(yīng)停止鉆進(jìn)、撈取巖心。塞，從而造成泵壓升高，告誡操作者應(yīng)停止鉆進(jìn)、撈取巖心。（6）單動機(jī)構(gòu)）單動機(jī)構(gòu)它由它由2付推力軸承付推力軸承29、31實現(xiàn)鉆具單動內(nèi)管。實現(xiàn)鉆具單動內(nèi)管。巖土鉆鑿工藝學(xué)巖土鉆鑿工藝學(xué)（7）內(nèi)管保護(hù)機(jī)